Réduction de l’impact environnemental des aménagements urbains : les revêtements de sol innovants

Mejda Jan BendaniChef du marché français des aménagements urbain et décoratif  - Lafarge Holcim, Isabelle Dubois-BruggerResponsable R&D Résilience climatique  - Lafarge Holcim

Dans un contexte d'urbanisation croissante et d’enjeux environnementaux (gestion des eaux pluviales, pollution atmosphérique, îlots de chaleur urbains…) liés à la densification des villes en France, la demande de solutions d’aménagements urbains durables et écoresponsables n’a cessé d’augmenter au cours des dernières années. Pour y répondre, l'innovation dans les revêtements de sol apparaît comme une priorité.

Parmi les multiples défis environnementaux des grandes agglomérations françaises, la gestion des eaux pluviales est une problématique majeure, exacerbée par l'imperméabilisation des sols dans les zones urbaines. Selon une étude de l'Ademe¹, en France, les surfaces imperméabilisées augmentent de 1 % chaque année, entraînant une sursaturation des réseaux d’assainissement et un accroissement des risques d'inondation. Les urbanistes sont donc en quête de solutions contribuant à réduire cette imperméabilisation tout en intégrant des matériaux plus écologiques.

La lutte contre les îlots de chaleur urbains, phénomènes particulièrement marqués en période estivale, est également devenue une priorité dans les politiques publiques françaises². Les grandes villes comme Paris et Lyon ont ainsi vu leurs températures locales augmenter jusqu'à 8 °C par rapport aux zones rurales voisines. Pour limiter leur impact, les décideurs publics choisissent de plus en plus des matériaux capables de réguler la température et de réduire l’absorption de chaleur par les infrastructures urbaines³.

Bétons drainants : une solution pour la gestion des eaux pluviales

Les innovations dans le domaine des revêtements de sol, et plus spécifiquement les bétons drainants, offrent des perspectives prometteuses pour les aménagements urbains en France. Ces matériaux sont en effet capables de laisser passer l’eau à travers la surface, ce qui permet de :

• réduire le ruissellement et favoriser la recharge des nappes phréatiques ;
• désengorger les réseaux de drainage et prévenir les inondations, qui touchent de plus en plus fréquemment les zones urbaines françaises.

Dès 2010, l’entreprise Lafarge a développé des bétons drainants, Hydromedia, conçus pour offrir une forte perméabilité (absorption moyenne de 600 L/m²/min) tout en conservant une solidité comparable aux bétons traditionnels. Les propriétés de ces produits, qui bénéficient d’un avis technique de l’Idrrim, en font une solution idéale pour les zones à forte imperméabilisation, comme les parkings, les trottoirs et les pistes cyclables.

Innovations pour lutter contre les îlots de chaleur

Des matériaux comme le béton clair ou les revêtements réfléchissants se sont imposés comme des solutions efficaces pour réduire les effets d’îlots de chaleur urbains. Ces innovations limitent l’absorption de chaleur par les surfaces, contribuant ainsi à maintenir des températures plus basses en milieu urbain.

Pour répondre à cette problématique, les bétons décoratifs et drainants Hydromedia de Lafarge ont un albédo plus faible que les bétons décoratifs de même couleur. Cette différence provient de la porosité du matériau qui induit des zones sombres et limite les possibles éblouissements.

Revêtements de sol dépolluants

La pollution de l’air, principalement en raison des émissions de particules fines et des oxydes d'azote (NOx) provenant des transports et des industries, reste une problématique majeure dans les villes françaises. En 2020, selon l’Agence européenne pour l’environnement⁴, la France comptait parmi les pays les plus touchés par la pollution de l’air, avec plus de 40 000 décès prématurés attribués chaque année à la mauvaise qualité de l’air.

Dans ce contexte, Lafarge Holcim a développé des bétons drainants baptisés Hydromedia NewAir qui adsorbent les polluants gazeux comme les oxydes d’azote. Cette nouvelle technologie, fruit d’une dizaine d’année d’expertise, a été évaluée en laboratoire et in situ, notamment sur un parking de plein air. Cette expérimentation a eu lieu en Allemagne sur le site de la cimenterie de Dortmund, qui borde une voie de circulation dense.

Une étude de la pollution de l’air a été menée sur le site avant l’expérimentation. Des dalles de bétons Hydromedia et Hydromedia NewAir ont ensuite été coulées et soumises à la pollution de l’air ambiant :

• Une dalle a été recouverte pour évaluer la capacité maximale de polluants adsorbés dans les conditions données.
• La seconde a été soumise aux intempéries, simulant ainsi des conditions réelles d’utilisation.

Les mesures de dépollution ont été évaluées par lixiviation des échantillons prélevés durant les 18 mois de l’expérimentation (figure 1).

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Minéralisation des oxydes d’azote adsorbés sur Hydromedia et Hydromedia NewAir

L’Hydromedia seul relargue des quantités de nitrites pouvant aller jusqu’à 35 mg/m³, bien inférieures à celles de l’Hydromedia NewAir, qui atteignent 90 mg/m³ après 18 mois d’exposition. Ces résultats s’expliquent par la capacité des hydrates du ciment à adsorber des molécules d’oxyde d’azote comme ils adsorbent des molécules de dioxyde de carbone. Néanmoins, ce phénomène peut-être largement amplifié par l’addition d’une charge d’adsorbants dans la formulation du béton poreux.

La figure 2 montre l’influence du lavage des échantillons après lavage par des eaux de pluie. Ainsi, on observe une diminution de la concentration en nitrites relargués passant de 35 mg/m³ à 10 mg/m³ environ pour l’Hydromedia et de 90 mg/m³ à 40 mg/m³ pour l’Hydromedia NewAir. En comparant ces valeurs à celles des échantillons de la dalle couverte, on peut affirmer que l’Hydromedia NewAir dépollue et que les nitrites sont lixiviés régulièrement par les eaux de pluie. L’Hydromedia NewAir est alors régénéré.

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Incidence des eaux de pluie sur la minéralisation des oxydes d’azote adsorbés sur Hydromedia et Hydromedia NewAir

À l’issue de ces essais en site extérieur, les échantillons ont également été testés en laboratoire dans des conditions extrêmes (250 μg/m³ [NO₂] pendant 24h) pour évaluer la capacité de dépollution instantanée des bétons exposés (figure 3). Le pourcentage d’adsorption instantanée évolue au cours de l’expérimentation, passant de 20 à 50 % pour l’Hydromedia NewAir. Ce résultat s’explique par le vieillissement de la surface du béton, qui engendre une augmentation locale de la porosité et donc de la capacité des polluants à être adsorbés par les surfaces d’échanges disponibles.

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Mesure de l’adsorption instantanée des oxydes d’azote soumis à une pollution de 250 μg/m³ pendant 24h

Cette étude a également comparé la performance de dépollution de différentes solutions dans les mêmes conditions d’exposition sur une année (figure 4). La performance de dépollution est exprimée en g/m²/an. On observe que :

• Un béton ordinaire est dépolluant, mais ses performances sont bien inférieures à celles des Hydromedia.
• Une toiture végétalisée de sédums présente une performance plus de 5 fois inférieure à l’Hydromedia NewAir.

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Comparaison de la performance de dépollution de différentes solutions évaluées dans des conditions de pollution entre 50 et 250 μg/m³ [NO ² ]

Adoption croissante des bétons drainants ou dépolluants

Les collectivités locales françaises intègrent de plus en plus ces solutions dans leurs plans d’aménagement urbain. Des villes comme Nantes, Lyon et Strasbourg ont déjà initié des projets pilotes intégrant ces bétons pour leurs espaces publics.

Ces innovations s’inscrivent dans le cadre des politiques locales de développement durable et des objectifs fixés par la loi Climat et Résilience, votée en 2021, qui impose notamment une réduction de 50 % de l’artificialisation des sols d’ici 2030.

En outre, le plan France Relance⁵, doté de 54 Md€ déployés sur 5 ans, a réservé une enveloppe dédiée à la transition écologique, dont une partie est destinée aux infrastructures urbaines. Ce soutien financier offre l’opportunité aux collectivités de s’équiper en matériaux innovants, tout en répondant aux exigences de la transition énergétique.

Conclusion

L’innovation dans les revêtements de sol répond directement aux enjeux environnementaux majeurs des grandes agglomérations françaises. En intégrant des solutions comme les bétons drainants et les bétons dépolluants, les villes françaises peuvent atténuer les effets des inondations, réduire les effets d’îlots de chaleur urbains et limiter la pollution urbaine.

L’engagement de leaders industriels comme Lafarge Holcim dans la recherche et l’innovation permet de proposer des solutions concrètes pour construire des infrastructures urbaines plus durables. Leurs investissements dans des matériaux bas carbone et recyclables montrent que le secteur de la construction est à l’avant-garde des efforts de réduction des émissions de CO₂ et de gestion responsable des ressources. Ces innovations, déjà en cours d’adoption par les collectivités, offrent aux villes des outils pour concilier modernité, confort et respect de l’environnement.

En somme, les avancées technologiques en matière de revêtements de sol ouvrent la voie à des villes plus fonctionnelles et résilientes face aux aléas climatiques, et plus respectueuses de l'environnement et des générations futures. Il ne s'agit plus seulement de bâtir des infrastructures, mais aussi de les concevoir dans une perspective durable, intégrant les besoins écologiques et les attentes des citoyens. Les matériaux intelligents et écoresponsables ne sont plus une option, mais la clé pour construire les villes du XXI^e siècle.

Références

1. Ademe, « Études sur l’imperméabilisation des sols et ses impacts en France », « Rapport sur la gestion durable des eaux pluviales dans les zones urbaines », 2022.
2. Apur, « Étude sur les îlots de chaleur urbains à Paris et les solutions d’aménagement pour y remédier », 2022.
3. McKinsey & Company, « Rapport sur les tendances du marché des infrastructures urbaines durables en Europe et les attentes des décideurs publics », 2023.
4. Agence européenne pour l’environnement, « Rapport annuel sur la qualité de l’air en Europe, avec focus sur la pollution atmosphérique en France et ses conséquences sanitaires ».
5. Plan France Relance, « Dispositifs de financement de la transition écologique pour les infrastructures urbaines, dans le cadre de la réduction de l’artificialisation des sols ».